金屬間化合物NiAl具有金屬鍵和共價(jià)鍵共存的特點(diǎn)，其性能介于合金耐磨板和陶瓷之間,熔點(diǎn)為1638℃，密度為5.86g/cm3，楊氏模量為294GPa，在20～1100℃內(nèi)熱導(dǎo)率為70～80W/m.K，是鎳基合金耐磨板的4～8倍，并具有良好的高溫抗氧化性及耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。目前鎳基變形合金耐磨板使用溫度為950～1000℃，鎳基鑄造合金耐磨板使用溫度為1050～1100℃，已超過(guò)材料熔點(diǎn)的80%。按此推算，NiAl的使用溫度可達(dá)1250℃，比現(xiàn)有合金耐磨板高150～200℃。所以NiAl合金有望作為新型高溫結(jié)構(gòu)材料，替代現(xiàn)有的鎳基合金耐磨板，應(yīng)用于更高的溫度和更惡劣的環(huán)境中。但是，NiAl室溫塑性差，斷裂抗力及高溫強(qiáng)度低等弱點(diǎn)嚴(yán)重阻礙其走向?qū)嵱没?/p>
科研工作者經(jīng)過(guò)多年研究，發(fā)現(xiàn)納米晶化是克服NiAl這些弱點(diǎn)的有效途徑。他們的工作表明，納米晶NiAl的室溫屈服強(qiáng)度是普通粗晶鑄造NiAl的2倍以上，至500°C仍保持這種優(yōu)勢(shì)。700°C時(shí)屈服強(qiáng)度雖然降低，但仍較鑄態(tài)NiAl高一倍。納米晶NiAl在室溫下的壓縮變形量為5%，比鑄態(tài)粗晶NiAl(2.8%)要高80%；高溫塑性也有明顯提高。納米晶NiAl相對(duì)于鑄態(tài)粗晶的強(qiáng)韌化效應(yīng)，主要來(lái)源于晶粒細(xì)化，不僅提高了屈服強(qiáng)度，而且有利于塑性的改善，因?yàn)榧?xì)晶可增加變形的均勻性和晶界協(xié)調(diào)變形的能力，并可降低應(yīng)力集中，推遲微裂紋的形成，增加裂紋擴(kuò)展阻力。
他們的研究發(fā)現(xiàn)，Cr合金化可進(jìn)一步提高納米晶NiAl的性能。實(shí)驗(yàn)表明，在低溫和中溫區(qū)隨著Cr含量的增加，納米晶NiAl（Cr）的屈服強(qiáng)度明顯提高，這種強(qiáng)化趨勢(shì)一直保持到800°C。納米晶Ni50Al25Cr25塊體壓縮至20%仍沒有裂紋出現(xiàn)，而鑄態(tài)純NiAl壓縮至2.8%后即破碎。可見，納米塊體NiAl（Cr）室溫塑性良好，變形均勻，強(qiáng)度和塑性同時(shí)獲得提高。
他們的研究還發(fā)現(xiàn)，制備復(fù)合材料，利用第二相的強(qiáng)化作用可以增強(qiáng)NiAl的高溫抗蠕變能力；同時(shí)，第二相顆粒的存在也可以阻礙晶界遷移，抑制晶粒的長(zhǎng)大，提高材料的熱穩(wěn)定性。例如，用機(jī)械合金化制備出來(lái)的納米晶NiAl-Hf晶復(fù)合材料，室溫下其屈服強(qiáng)度為鑄態(tài)NiAl的4倍;1000°C時(shí)的屈服強(qiáng)度分別是鑄態(tài)NiAl和納米晶NiAl塊體材料的3倍和2倍；其室溫壓縮最大變形量是鑄態(tài)NiAl的5倍，500°C時(shí)壓縮變形量達(dá)到20%，800°C以上壓縮量達(dá)到40%時(shí)仍未出現(xiàn)應(yīng)力下降現(xiàn)象，肉眼下也未發(fā)現(xiàn)有裂紋產(chǎn)生。這些結(jié)果表明，制備NiAl基復(fù)合材料將成為提高NiAl性能最有希望的途徑。
更為重要的是，納米晶NiAl具有很好的高溫組織穩(wěn)定性。在1000°C下進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)的高溫退火，材料的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，仍為β-NiAl；退火初期，晶粒直徑增大，當(dāng)退火時(shí)間達(dá)到30h時(shí)，晶粒直徑從原來(lái)的30nm增大到約55nm。進(jìn)一步退火，晶粒直徑幾乎不變，仍然保持在納米級(jí)。這就破除了納米晶粒在高溫下迅速長(zhǎng)大而使納米晶NiAl失去其優(yōu)越性的擔(dān)心，為其實(shí)用化打下基礎(chǔ)。